Ablation laser impulsionnelle : source de nanoparticules en vol et de films minces : Développement de matériaux nanostructurés à base d'argent, de vanadium et de dioxyde de vanadium

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Nanocomposites, Dioxyde de vanadium

Mots-clés

Nanoparticules,

Ablation laser (fabrication),

Vanadium,

Résonance plasmonique de surface

Ces travaux de thèse portent sur le développement d’un dispositif de synthèse de nanoparticules (NPs) par une voie physique basée sur la pulvérisation laser d’une cible suivie d’une trempe du panache plasma ainsi formé. L’association de cette source à une enceinte d’ablation laser conventionnelle a permis de synthétiser des NPs d’argent et de vanadium empilées sur des substrats ou noyées dans des matrices synthétisées par ablation laser. Des analyses par microscopie électronique en transmission (MET) et microscope à force atomique (AFM) ont révélé des NPs cristallisées en vol, de forme sphérique et de tailles relativement monodisperses (~ 3 nm de diamètre) fonction de leur temps de séjour dans la cavité de nucléation. La réalisation de nanocomposites Al2O3 amorphe dopée par des NPs d’argent métallique de différentes tailles a montré l’influence de la taille de ces entités nanométriques sur la position et la largeur de la résonance plasmon de surface (RPS) du matériau nanostructuré. Les NPs gardent leur forme originelle après impact sur le substrat ce qui conduit à des empilements de nanoparticules fortement poreux (de l’ordre de 50%). Des NPs de dioxyde de vanadium ont pu être synthétisées par recuit d’empilements de NPs de vanadium. Du fait de leur individualité, les NPs de VO2 présentent une température de transition plus faible (~50°C) et une largeur d’hystérésis plus importante (~10-30°C) qu’un film mince (température de transition d’environ 68°C et largeur d’hystérésis d’environ 3°C). En associant un film mince synthétisé par PLD à un empilement de NPs il est alors possible de combiner leurs propriétés et d’obtenir un matériau nanocomposite présentant une transition par palier.